Rüdiger Vaas - Vom Gottesteilchen zur Weltformel - Kosmos

Vom Gottesteilchen
zur Weltformel
Literaturverzeichnis – 1

2 – Literaturverzeichnis

Rüdiger Vaas
Vom
Gottesteilchen
zur Weltformel
Urknall, Higgs, Antimaterie und
die rätselhafte Schattenwelt
K
Literaturverzeichnis – 3

»Woher kommt mir eigentlich diese Neugierde,
die mich immer von neuem aus den Tümpeln hochjagt?
Und auf was denn richtet sie sich?«
Hans Erich Nossack: Der Neugierige
Impressum
Umschlaggestaltung von Büro Jorge Schmidt unter Verwendung
einer Illustration von Pasieka/Science Photo Library/Agentur Focus.
Mit 55 Schwarzweißfotos und 46 Illustrationen. Bildnachweis Seite 511.
Unser gesamtes lieferbares Programm und viele
weitere Informationen zu unseren Büchern,
Spielen, Experimentierkästen, DVDs, Autoren und
Aktivitäten finden Sie unter kosmos.de
Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem Papier
© 2013, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart
Alle Rechte vorbehalten
ISBN 978-3-440-13855-7
Redaktion: Sven Melchert
Gestaltung und Satz: Martina Heitzmann-Schulz, Fußgönheim
Produktion: Ralf Paucke
Printed in Germany / Imprimé en Allemagne
4 – Literaturverzeichnis

Inhalt
6 ›
10 ›
102 ›
166 ›
256 ›
318 ›
384 ›
Prolog
Wir haben eine Entdeckung!
Mikrokosmos
Die Bausteine des Universums
Gottesteilchen
Ein schöpferisches Feld und sein Verkünder
Antimaterie
Vorstoß in die Gegenwelt
Dunkle Materie
Das Weltreich der Finsternis
Symmetrien
Mit vereinten Kräften zur Vielfalt der Welt
Weltformel
Die Melodie des Mikrokosmos
502 ›
503 ›
503 ›
511 ›
Paralleluniversen-Publikationen
Teilchendank
Lesepartikel
Photonen-Emitter
Literaturverzeichnis – 5

6 – Prolog

»Wir haben eine Entdeckung!«
Diese freudigen Worte von Rolf-Dieter Heuer, dem Generaldirektor des
Forschungszentrums CERN bei Genf, bedeuten wohl den Schlussstein
eines rund fünf Jahrzehnte dauernden Kapitels einer Erfolgsgeschichte
ohne Beispiel: der Entwicklung, Ausarbeitung und Vervollständigung
des Standardmodells der Elementarteilchenphysik. Es beschreibt alle
bekannten Teilchen und Kräfte außer der Gravitation. Und es ist zusammen
mit Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie die am
besten bestätigte wissenschaftliche Theorie aller Zeiten.
Nur ein Beispiel: Mit dem Standardmodell lässt sich, wenn auch
mit riesigem Aufwand, der normierte Wert des anomalen magnetischen
Moments eines Elektrons sehr genau berechnen beziehungsweise
voraussagen: 0,0011596521817864377 (wobei selbst die Gründe der Unsicherheiten
in den letzten fünf Ziffern bekannt sind). Und Experimentalphysiker
konnten ihn äußerst präzise messen: 0,00115965218076 (mit
einer Unsicherheit von plus/minus 0,00000000000027). Theorie und
Beobachtung passen also auf elf Stellen hinter dem Komma zueinander
– und das bei einem nicht gerade selbstverständlichen Parameter eines
Elementarteilchens, das kleiner als 10 -19 Meter sein muss. Diese Übereinstimmung
ist kein Zufall, sondern sie zeigt, dass Wissenschaftler
hier ein sehr tiefes Verständnis von der Natur haben.
Am 4. Juli 2012 gaben Physiker am CERN die Entdeckung eines
neuen Teilchens bekannt, die Heuer so freute. Es ist sehr wahrscheinlich
das seit Jahrzehnten gesuchte Higgs-Boson – das Quant eines
Felds, ohne das es keine Masse gäbe, keine Atome und kein Leben.
Dieses Feld durchzieht alles, auch dieses Buch, und ist vielleicht der
Kathedrale für das »Gottesteilchen«: Im CMS-Detektor am Large Hadron
Collider sind bereits über eine halbe Million Higgs-Bosonen entstanden – und
nach jeweils einer Trilliardstel Sekunde sofort wieder zerfallen.
Prolog – 7

Schlüssel zu einer unbekannten Realität, zu verborgenen Dimensionen
und einer »Weltformel«. Peter Higgs und François Englert, die
die Existenz des neuartigen Felds vorausgesagt und so eine Großfahndung
mit den gewaltigsten Maschinen aller Zeiten ausgelöst
hatten, wurden im Dezember 2013 mit dem Nobelpreis geehrt.
Dieses Buch beschreibt die Entdeckung des Higgs-Teilchens, das
Standardmodell der Materie sowie das, was Physiker heute jenseits
davon vermuten, suchen, erhoffen und befürchten.
› Das erste Kapitel, Mikrokosmos, schlägt den weiten Bogen von
den ersten Spekulationen griechischer Philosophen über Naturgesetze
und Atome bis zum modernen Standardmodell der Elementarteilchenphysik.
Obwohl sich die »reduktionistische« Erklärungsstrategie
bis heute glänzend bewährt hat, wurden die Vorstellungen
von der Materie und ihren Wechselwirkungen radikal
umgewälzt. So richtig weiß niemand, was Materie eigentlich ist
– und die Quantenfeldtheorien werfen auch diffizile philosophische
Fragen auf. Ganz handfest geht das Kapitel aber weiter mit
der Erfolgsgeschichte des Forschungszentrums CERN, dem globalen
Zentrum der experimentellen Elementarteilchenphysik, und
mit seiner grandiosen Weltmaschine, dem Large Hadron Collider
(LHC) und dessen haushohen Messgeräten. Der LHC ist auch eine
Art »Urknall-Maschine«, denn er erzeugt Bedingungen, wie sie
weniger als eine Milliardstel Sekunde nach dem Anfang unseres
Universums überall im Weltraum herrschten.
› Das zweite Kapitel, Gottesteilchen, beschreibt die abenteuerliche
Suche nach dem Higgs-Boson. Seine Existenz wurde 1964 am
Schreibtisch postuliert, was zunächst kaum Beachtung fand. Fast
ein halbes Jahrhundert später haben es Teilchenphysiker am LHC
vieltausendfach produziert und mit riesigem Aufwand akribisch
nachgewiesen – ein grandioser Erfolg für die Wissenschaft! Damit
ist das Standardmodell der Elementarteilchen komplett und ein echt
»schweres« Rätsel gelöst.
8 – Prolog

› Das dritte Kapitel, Antimaterie, handelt von der eigenartigen Gegenwelt
der Materie, die fast gleich und doch ungeheuer vernichtend
erscheint – vor allem aber größtenteils abwesend. Doch am CERN
werden nun erstmals in der Geschichte des bekannten Universums
Antiatome erzeugt. Damit lassen sich die Naturgesetze auf eine ganz
neue Weise ausloten.
› Das vierte Kapitel, Dunkle Materie, hat eine weitere »Parallelwelt«
der Natur im Fokus: ein seltsames Schattenreich, das sich nur
durch seinen Schwerkrafteinfluss bemerkbar macht. Der ist aber
gewichtig. Die unsichtbare Dunkle Materie muss mindestens das
Sechsfache der Gesamtmasse aller gewöhnlichen Elementarteilchen
besitzen. Sie regiert die Galaxien, wie Astronomen inzwischen wissen.
Nun sind die Teilchenphysiker gefordert, die ominösen Partikel
einzufangen – oder am LHC direkt zu erschaffen.
› Das fünfte Kapitel, Symmetrien, spürt dem Geheimcode der Natur
nach, der Einheit stiftet und Vielfalt schafft. Hier wird alles GUT, die
scheue SUSY verzaubert und das Higgs-Boson kommt wieder zu Ehren.
› Das sechste Kapitel, Weltformel, schließlich handelt von den gleichermaßen
exotischen wie faszinierenden Versuchen, eine umfassende
Erklärung von Materie, Energie, Kräften sowie Raum und Zeit zu finden
– die Entstehung des Universums eingeschlossen. Physiker arbeiten
an einer Theorie der Quantengravitation … und verheddern sich dabei
nicht selten in zusätzlichen Dimensionen, in bizarren Branen- und
Hologramm-Welten, bis sie auf Abwege geraten in einer ungeheuren
Landschaft, um sich zuletzt irgendwo zwischen Myriaden von Raumzeiten
im Multiversum wiederzufinden. Das klingt vielleicht konfus
oder abstrus – doch so verwegen das Szenario der Superstrings und
ihre geheimnisvolle Erweiterung, die M-Theorie, auch anmuten: Ihre
Erfolge sind beträchtlich. Sie avancierte zum führenden Kandidaten
einer »Theorie von Allem«.
Willkommen in der Welt des Mikrokosmos, in physikalischen Gedankenschmieden
und in fremden Universen!
Prolog – 9

102 – Gottesteilchen

Gottesteilchen
Ein schöpferisches Feld und sein Verkünder
Das Higgs-Boson ist eine verwegene Annahme mit
schwerwiegenden Folgen: Als Quant eines neuartigen
Felds, das den gesamten Weltraum ausfüllt, weist es
auf einen kurz nach dem Urknall angesprungenen Mechanismus
hin, der Elementarteilchen ihre Masse gibt.
Signatur des Neuen: Zerfallsspur eines mutmaßlichen Higgs-Teilchens in
zwei Paare von Myonen (lange Linien), gemessen im ATLAS-Detektor.
Gottesteilchen – 103

»Wissenschaft ist nicht nur ein Katalog von in Erfahrung gebrachten
Tatsachen über das Universum. Es ist eine Art und Weise
des Fortschritts, manchmal quälend, manchmal unsicher.«
Arthur Stanley Eddington (1882 – 1944), britischer Astrophysiker
Der große Preis
Die Nobelpreis-Ankündigung ist auch nicht mehr das, was sie einmal
war. Denn die Zeiten haben sich verbessert: Dank Internet-
Livestream kann die interessierte Menschheit die Bekanntgabe im
kleinen, holzgetäfelten Saal der Königlich-Schwedischen Akademie
der Wissenschaften im Zentrum Stockholms fast simultan verfolgen.
Um 11:45 Uhr sollte es am 8. Oktober 2013 soweit sein: Der Physik-
Nobelpreis stand an. Doch außer ein paar im Raum wartenden Journalisten
war zunächst nichts zu sehen. Mehrfach wurde der Termin
verschoben, bis es dann um 12:45 Uhr doch los ging. Zunächst sprach
der Sekretär des Nobelpreis-Komitees in schwedisch. Doch die entscheidende
Nachricht, die Namen der Gewinner, verstand jeder. Und
es war eigentlich keine Überraschung – im Gegenteil: Physik-Experten
hätten sich doch sehr gewundert, wenn in diesem Jahr eine
andere Leistung ausgezeichnet worden wäre (aber angesichts einiger
seltsamer früherer Preis-Entscheidungen wäre vielleicht nicht einmal
das erstaunlich gewesen).
Kurzum: Der seit 2012 mit acht Millionen Schwedischen Kronen
(916.000 Euro) dotierte Nobelpreis für Physik 2013 geht an François
Englert von der Université Libre de Bruxelles im belgischen Brüssel
und Peter W. Higgs von der University of Edinburgh in Großbritannien.
Verliehen wird er »für ihre theoretische Entdeckung eines
Mechanismus, der zum Verständnis des Ursprungs der Masse von
104 – Gottesteilchen

Glück im Alter: François Englert (links) und Peter Higgs trafen sich hier
erstmals in ihrem Leben am 4. Juli 2012 am CERN – bei der Bekanntgabe der
Entdeckung des mutmaßlichen Higgs-Teilchens. Dessen Existenz wurde von
ihrer Theorie vorausgesagt, für die die beiden Wissenschaftler rund 50 Jahre
später mit dem Physik-Nobelpreis 2013 ausgezeichnet wurden.
subatomaren Teilchen beiträgt, und der kürzlich bestätigt wurde
mit der Entdeckung des vorausgesagten Elementarteilchens durch
die Experimente ATLAS und CMS des Large Hadron Collider am
CERN«, wie es in der Begründung etwas umständlich, aber durchaus
sorgfältig formuliert heißt. Nach der englischen Wiederholung
derselben Nachricht wurden kurz die Arbeiten von Englert mit
Robert Brout – der den Preis ebenfalls erhalten hätte, wenn er nicht
2011 gestorben wäre – und von Peter Higgs vorgestellt und die enormen
experimentaltechnischen Anstrengungen gewürdigt, die 2012
schließlich am CERN zum Nachweis des Teilchens führten, dessen
Gottesteilchen – 105

Existenz aus dem inzwischen als Brout-Englert-Higgs-Mechanismus
bezeichneten theoretischen Modell zwingend folgt.
»Ich bin sehr glücklich«, sagte Englert in einem Telefonat mit
der Schwedischen Akademie der Wissenschaften im Anschluss, das
ebenfalls live übertragen wurde. Peter Higgs hingegen war nicht erreichbar
– vermutlich deshalb ist die Veranstaltung um eine Stunde
verschoben worden, weil er zuvor natürlich noch hätte benachrichtigt
werden sollen. »Ich werde ihm gratulieren«, versprach Englert.
Abends war er im Fernsehen zu sehen, wie er vom Balkon seiner
Wohnung aus lächelnd den Journalisten winkte.
Nicht ausgezeichnet wurden Tom Kibble, Gerald Guralnik und
Carl Hagen, die ebenfalls 1964 und unabhängig von Englert, Brout
und Higgs dieselbe Idee ausgearbeitet hatten – deren Publikation
aber knapp einen Monat nach der von Higgs erschien, weil sie sich
Zeit gelassen hatten, die Richtigkeit ihrer Rechnungen noch einmal
zu überprüfen. Das darf man als ungerecht empfinden. Traditionell
werden aber maximal drei Personen mit einem Nobelpreis ausgezeichnet.
Die Statuten sehen nur diese Varianten vor: eine Person,
zwei Personen je zur Hälfte, drei Personen je zu einem Drittel, oder
eine Person zur Hälfte und zwei jeweils zu einem Viertel.
»Vor der Wahl, die Regeln zu befolgen oder eine gleichberechtigte
Entscheidung zu fällen, hielten sich die Schweden an ihre Statuten«,
kommentierte Hagen nicht ohne Bitternis. Auch Tom Kibble, der
Englert und Higgs ebenfalls gratulierte, freute sich darüber, dass die
Schwedische Akademie der Wissenschaften die Forschungen anerkannt
hat. »Meine beiden Mitarbeiter, Gerald Guralnik und Carl
Richard Hagen, und ich haben zu dieser Entdeckung beigetragen.
Aber unser Artikel war ohne Frage der letzte der drei Publikationen.
Es ist deshalb keine Überraschung, dass die Schwedische Akademie
sich nicht in der Lage dazu sah, uns einzuschließen aufgrund ihrer
selbst auferlegten Regel, dass der Preis nicht unter mehr als drei Leuten
geteilt werden soll«, räumte er ein.
106 – Gottesteilchen

Niemand bezweifelt allerdings, dass Englert und Higgs den Nobelpreis
»wahrlich verdient« haben, wie es Sean Carrol vom California
Institute of Technology ausdrückt. »Ihre Leistung ist eines der absolut
beeindruckendsten Beispiele für das Verständnis, mit welcher
Präzision die Natur auf einer tiefen Ebene funktioniert«, sagt der
Theoretische Physiker, der 2012 ein sehr lesenswertes Buch über
den Higgs-Mechanismus und alles Folgende veröffentlicht hatte,
The Particle at the End of the Universe. »Das ist die Anerkennung
eines Triumphs der Grundlagenphysik, der in den Geschichtsbüchern
Jahrtausende überdauern wird«, stimmt Ben Allanach zu,
ein Theoretischer Physiker an der Cambridge University. »Ich bin
begeistert über diesen Preis, und sowohl Englert als auch Higgs
haben ihn sehr verdient. Man kann die Bedeutung der Entdeckung
gar nicht überbetonen.«
Spekulationen, neben Englert und Higgs könnte das CERN der
Dritte im Bunde sein, gab es zwar auch. Doch sie waren eigentlich
müßig. Denn Institutionen sind für Wissenschaftsnobelpreise nicht
vorgesehen. Obwohl manche dachten, Forscher wie Laien, dass das
Nobelpreis-Komitee vielleicht die Statuten ändern würde – und viele
das auch für erforderlich halten angesichts der immer größeren
Teams in der Grundlagenforschung. Zumindest in einigen Bereichen
ist die Zeit des »einsamen Genies« in der Wissenschaft vorbei. Man
könnte daher natürlich auch pars pro toto einer Person den Preis
verleihen – doch wem? In diesem Fall CERN-Generaldirektor Rolf-
Dieter Heuer? Oder einem der Hauptverantwortlichen beim Bau des
Large Hadron Colliders, etwa dem Projektmanager Lyndon Evans?
Oder den – aktuellen oder aber bei der Entdeckung des Teilchens amtierenden
– Sprechern der Detektoren ATLAS und CMS, mit denen
das Higgs-Boson schließlich nachgewiesen wurde?
»Keiner von uns arbeitet für den Preis, sondern aus Neugier und
innerem Antrieb«, betonte Thomas Naumann vom Forschungszentrum
DESY in Zeuthen, der zum ATLAS-Team gehört. »Ein lustiger
Gottesteilchen – 107

Vorschlag war, dem Teilchen selbst den Preis zu verliehen, als Dank
dafür, dass es uns allen Masse verleiht.«
Am CERN war die Freude über den Nobelpreis jedenfalls groß –
die Rolle des Forschungszentrums wurde in der Begründung, in allen
Reden und Schriften ja auch ausführlich gewürdigt, ebenso im Echo
der Presse. »Es ist ein großer Tag für die Teilchenphysik, sowohl für
die Theorie als auch für die Experimente«, sprach CERN-Generaldirektor
Rolf-Dieter Heuer zu ein paar hundert Kollegen, die sich in der
Eingangshalle des CERN-Gebäudes 40 versammelt hatten (wo viele
ATLAS- und CMS-Forscher wie auch Heuer ihre Büros haben), um
live die Nobelpreis-Bekanntmachung über den Webstream zu hören.
Applaus brandete auf, und Heuer ermunterte alle, auch sich selbst zu
applaudieren, denn »wir sollten alle stolz sein auf diese Leistung«. Mit
mehreren Wissenschaftlern hielt Heuer dann kurze Zeit später, um
14 Uhr, auch eine Pressekonferenz ab.
Hinter vorgehaltener Hand war bei manchen Forschern gleichwohl
eine Spur Enttäuschung zu vernehmen. Schließlich hätten
ohne die LHC-Entdeckung des Bosons Englert und Higgs den Preis
schwerlich erhalten, so die Überzeugung. Aber das alles ist »soziales
Rauschen«, und um Preise sollte es in der Forschung ohnehin
nicht gehen. (Außerdem können die LHC-Spitzenleistungen ja auch
künftig noch bedacht werden, und einige andere renommierte Preise
haben sie bereits eingeheimst.)
Peter Higgs ist in dieser Hinsicht auch menschlich-moralisch ein
Vorbild. Bescheiden, fast scheu, war ihm der bereits vor ein paar Jahren
einsetzende Rummel um seine Person nie recht geheuer. Selbst der Trubel
unter den Physikern, als er im April 2008 das CERN besucht hatte,
um die LHC-Detektoren anzuschauen, war ihm fremd. (Er musste sogar
einige der unter Tage obligatorisch zu tragenden Plastikhelme signieren,
die kurz darauf von den Autogrammjägern versteigert wurden.) Auch
das gesellschaftliche Prestige-Traritrara meidet er. So lehnte er den britischen
»Ritterschlag« ab, weil er nicht »diese Art von Titel« wollte.
108 – Gottesteilchen

Nobelpreis-Freude: Im Anschluss an die Nachricht aus Stockholm hielt
Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer eine kurze Ansprache am CERN.
Peter Higgs, der weder Handy noch Computer und E-Mail benutzt
(und nur ans Telefon geht, wenn er weiß, wer anruft), hatte sich
nicht zufällig am 8. Oktober zurückgezogen. Er sei gesundheitlich
angeschlagen und mache Urlaub, hieß es über den längst emeritierten
Professor (der aber immer noch Vorlesungen hält). »Er gab
nicht einmal mir Bescheid«, sagte sein enger Freund Alan Walker,
ebenfalls Physiker an der Edinburgh University, nach der noblen
Bekanntgabe, als er mit seinen Kollegen die Preisverleihung verfolgte
und am Institut feierte. »Er ist nicht erreichbar, und das ist
gut für ihn.«
Tatsächlich weilte Higgs in einem kleinen Pub in Leith nördlich
von Edinburgh. Dort genoss er eine Suppe, Fisch und ein Pint
Bier. Von dem Preis erfuhr er erst, als ihm ein Nachbar nach seiner
Rückkehr in Edinburghs New Town gratulierte, wo er ein Appartement
bewohnt.
Gottesteilchen – 109

Am 11. Oktober sprach Higgs dann kurz auf einer Pressekonferenz
der Edinburgh University. Er erzählte, ein schwedischer Freund und
Physiker habe ihm schon 1980 gesagt, dass er für den Nobelpreis
vorgesehen sei. Aber Higgs glaubte nicht, dass er den Nachweis des
Bosons noch erleben würde. Erst als der LHC in Betrieb ging, sah
er eine Chance; und nach der Spezifikation der Eigenschaften des
entdeckten Bosons im Frühjahr 2013 sei es für den Preis wohl nur
noch eine Frage der Zeit gewesen.
In einem Statement, das seine Universität später veröffentlichte,
sagte Higgs, er sei »überwältigt«, den Preis zu erhalten und gratulierte
allen, die zu der Entdeckung beigetragen hätten. Und er fügte
hinzu: »Ich hoffe, diese Anerkennung der Grundlagenforschung hilft
dabei, das Bewusstsein zu steigern, welchen Wert wissenschaftliche
Untersuchungen ins Blaue hinein haben« (»raise awareness of the
value of blue-sky research«).
Der Higgs-Mechanismus
Aus einer solchen scheinbar zweckfreien, das heißt als Selbstzweck
aus Neugierde erfolgten »himmelblauen« Forschung heraus war
Peter Higgs auch auf die mögliche Existenz des inzwischen nach ihm
benannten Bosons gestoßen. Es ist der letzte Baustein im Standardmodell
der Materie – das Quant des Higgs-Felds. Elementarteilchen,
die mit diesem Feld wechselwirken, erhalten dabei ihre Ruhemasse.
Teilchen, die das nicht tun – wie die Photonen –, bleiben masselos
und somit lichtschnell.
In den modernen Quantenfeldtheorien spielen Symmetrien und
spontane Symmetriebrechungen eine entscheidende Rolle. Symmetrische
Zustände sind einfach, aber oft instabil. Dies trifft auch für
das Higgs-Feld zu. Mathematisch lässt sich sein Potenzial ähnlich
beschreiben wie die Form eines Sombrero-Huts.
110 – Gottesteilchen

Sombrero und Symmetriebrechung: Das Higgs-Potenzial, die Aktivierung
des Higgs-Mechanismus und der Grund des Higgs-Teilchens. Näheres
im Text.
Kurz nach dem Urknall hatte das Feld, das den ganzen Weltraum
durchzieht, einen symmetrischen Zustand. Das kann man mit einer
Kugel veranschaulichen, die auf dem »Gipfel« (lokales Maximum) des
Higgs-Potenzials ruht, sodass alle Richtungen gleichberechtigt sind.
Als sich das All abkühlte, spaltete sich die Elektroschwache Kraft auf
in die beiden seither getrennten Kräfte des Elektromagnetismus und
der Schwachen Wechselwirkung. Zuvor waren alle Elementarteilchen
masselos. Doch von nun an konnten viele Teilchen-Arten mit
dem Higgs-Feld interagieren und erhielten dabei ihre Masse. Dieser
Phasenübergang lässt sich durch das Hinabrollen der Kugel in die
energieärmere Rinne an irgendeiner Stelle des Potenzials beschrei-
Gottesteilchen – 111

en (Symmetriebrechung). Wird das Feld dann angeregt, schwingt
die Kugel dort hin und her. Diese Oszillationen entsprechen dem
massereichen Higgs-Boson.
Dieses Teilchen ist also nicht selbst der »Masse-Lieferant«, sondern
lediglich eine kurzlebige Begleiterscheinung des Felds bei energiereicher
Anregung. Trotzdem wäre sein Nachweis von riesiger
Bedeutung, würde er doch bestätigen, dass die Vorstellung vom
Higgs-Mechanismus korrekt ist.
Die Entdeckung des Higgs-Teilchens als Selbstzweck ist also gar
nicht so wichtig. Viel wichtiger ist, dass sein Nachweis die Existenz des
Higgs-Felds impliziert, aus dem es entsteht, sowie des Higgs-Mechanismus.
Gemäß der Quantenfeldtheorien sind Teilchen keine eigenständige
Entitäten, sondern lediglich Schwingungen oder Vibrationen
oder Energiekonzentrationen in einem Feld – eine sehr abstrakte und
mit dem Alltagsverständnis schwer zu vereinbarende Vorstellung. Elementarteilchen
sind also nicht einfach winzige harte Kügelchen, die wie
in einem mikroskopischen Billard-Spiel herumflitzen oder -liegen und
wie Bauklötze die Formenvielfalt der sicht- und fühlbaren Welt ergeben.
So sind beispielsweise Elektronen die Vibrationen des elektromagnetischen
Felds, und deshalb haben sie alle dieselbe Masse und Ladung
– aber sie können wie ihre Antimaterie-Geschwister, die Positronen, aus
diesem Feld auch entstehen und sich wechselseitig wieder vernichten,
das heißt zerstrahlen.
Weil das Higgs-Feld den gesamten Raum durchsetzt – überall auf
dieselbe Weise, das heißt gleich »stark« und ohne eine bevorzugte
Richtung – und mit bestimmten (aber nicht allen!) Elementarteilchen
wechselwirkt, gewinnen diese dabei ihre Masse. Ohne diesen Higgs-
Mechanismus wären also beispielsweise Elektronen masselos und somit
lichtschnell wie Photonen (die nicht mit dem Higgs-Feld wechselwirken).
Hätten die Elektronen keine Masse, könnten Atome nicht existieren
(oder nur Atome gleichsam so groß wie das ganze Universum).
Somit gäbe es auch keine Moleküle, keine Chemie und kein Leben.
112 – Gottesteilchen